Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 5
Vesmír č. 5
Toto číslo vychází
4. 5. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Květnové číslo Vesmíru

Ledové království na ústupu

< předchozí | seriál: Arktida | další >
Publikováno: Vesmír 96, 292, 2017/5

Historie osidlování a zkoumání arktického souostroví Svalbard sahá do dávné minulosti. První výzkumy zahájili arktičtí mořeplavci a rybáři již na počátku 17. století. Za druhé světové války zde meteorologové začali provádět systematická měření a pozorování. Na ně navazují novodobí pokračovatelé zabývající se klimatickou změnou a jejími důsledky.

Podnebí Svalbardu (souostroví, jež tvoří největší ostrov Západní Špicberk, dále ostrovy Nordaustlandet, Edgeøya, Barentsøya, Prins Karls Forland, Kongsøya, Kvitøya, Bjørnøya ad.) významně ovlivňuje řada faktorů, především astronomických, geografických a cirkulačních. Poloha ostrovů mezi 74° a 81° severní zeměpisné šířky společně se sklonem zemské osy vůči rovině ekliptiky určuje, že slunce v létě nevystupuje vysoko nad obzor, a v zimě dokonce zůstává pod horizontem. Proto se na Svalbardu střídá polární den s polární nocí. Na 78. rovnoběžce trvá polární noc od konce října do poloviny února, polární den pak od poloviny dubna do konce srpna. Zejména v tomto období hrají důležitou roli cirkulační faktory a přenos energie z nižších zeměpisných šířek prostřednictvím pohybu vzduchových hmot a oceánského proudění.

Západní část souostroví celoročně ohřívá Západošpicberský proud (pokračování Severoatlantského, respektive Golfského proudu). Proto jsou klimatické podmínky Svalbardu při porovnání s jinými oblastmi ve stejné i nižší zeměpisné šířce (např. vnitrozemskými částmi Kanady a Ruska) výrazně mírnější. V létě se maximální denní teploty na Svalbardu mohou vyšplhat až k plus 18 stupňům Celsia, naopak zimní minimální teploty klesají jen zřídka pod –30 °C. Nezamrzající části Severního ledového oceánu ovlivňují prostřednictvím výparu obsah vody v atmosféře, což má za následek relativně velké množství oblačnosti. V létě se v těchto regionech vyskytují nejčastěji oblaka druhu stratus nebo stratocumulus. Roční srážkové úhrny se na pobřeží Svalbardu pohybují v průměru od 400 do 500 milimetrů. Ve vrcholových částech hor mohou být až dvojnásobné. Centrální části souostroví a závětrné svahy hor mohou být naopak výrazně sušší s úhrny nepřesahujícími 200 milimetrů za rok. Srážky jsou po většinu roku sněhové, v létě však mají podobu mrholení, případně vytrvalejšího deště, pokud se jedná o frontální srážky vázané na rozsáhlé tlakové níže.

Současná změna klimatu v Arktické oblasti

Již v roce 1896 si švédský vědec Svante Arrhenius všiml, že změny koncentrace oxidu uhličitého mají vliv na teplotu zemského povrchu a nejvýrazněji se projevují v polárních oblastech. Nárůst teploty vzduchu v Arktidě se začal projevovat již počátkem 20. století, od devadesátých let 20. století teploty rostou podstatně rychleji.

Podle nejnovější zprávy Mezinárodního panelu pro klimatickou změnu [1] se arktická oblast, vymezená pásem mezi 60° a 90° severní šířky, ohřívá přibližně dvakrát rychleji, než činí celosvětový průměr. Názorný příklad nebývale velkého nárůstu teploty v Arktidě nám poskytují údaje z meteorologické stanice ve městě Longyearbyen, kde od roku 1900 rostla průměrná roční teplota rychlostí 0,26 °C za 10 let (obr. 4). Vzestup teploty se nejvýrazněji projevuje na podzim a v zimě, slaběji pak na jaře a v létě.

Podíváme-li se do vyšších zeměpisných šířek jižní polokoule, zjistíme, že oteplování v Antarktidě má zcela odlišný průběh a velké regionální i sezonní rozdíly. Zatímco ve vnitrozemí kontinentu se teploty nemění, popřípadě se zdejší atmosféra ochlazuje, periferie a zejména pak západní pobřeží Antarktického poloostrova jsou naopak vystaveny vůbec největšímu nárůstu teploty vzduchu na Zemi. Tuto skutečnost dobře dokumentuje průměrný teplotní trend (vypočítaný pro tento region podle stanice Faraday/Vernadsky), který v období 1951–2011 dosahoval 0,54 °C za 10 let. V zimním období (červen–srpen) byl ale tento trend dokonce dvojnásobný [2].

Nejnovější vědecké studie poukazují na další zmenšování plochy mořského zámrzu v Severním ledovém oceánu (obr. 5). Tato plocha v průběhu roku kolísá a svého minima dosahuje na podzim. Z analýzy družicových snímků vyplývá, že od roku 1978 do současnosti se v podzimních měsících zmenšovala v průměru o půl milionu kilometrů čtverečních za deset let. Doposud nejmenší plocha mořského ledu v Arktidě byla zjištěna v září 2012, kdy dosahovala jen 3,39 milionu km2. Druhé minimum bylo zaznamenáno v září 2016. Podle posledních zpráv se situace nezlepšila ani v listopadu a prosinci 2016, plocha mořského ledu byla v těchto měsících nejmenší za posledních 38 let (pro něž jsou k dispozici družicová data).

Příčin, proč mořský led v Arktidě taje, je více. Kromě nárůstu teploty vzduchu v souvislosti s emisemi skleníkových plynů v atmosféře stojí za úbytkem ledu změny v atmosférické cirkulaci ve vyšších zeměpisných šířkách. Změny ovlivňují směr a rychlost pohybu mořského zámrzu. Mezi další příčiny patří nadnormálně vysoké teploty mořské vody v souvislosti s pozitivní zpětnou vazbou systému oceán–atmosféra (viz rámeček na předchozí straně).

Meteorologický program v zátoce Petuniabukta

Od roku 2008 je v centrální části ostrova Západní Špicberk v provozu síť automatických meteorologických stanic. Pozorovací síť byla vybudována na základě několika výzkumných projektů v rámci spolupráce Jihočeské univerzity, Masarykovy univerzity a dalších vědeckých institucí. Meteorologické stanice byly instalovány v okolí zátoky Petuniabukta, která se nachází přibližně 48 kilometrů severně od města Longyearbyen (obr. 2). Stanice a další měřicí technika dlouhodobě poskytují důležité informace o povětrnostních podmínkách a změnách místního klimatu v relativně málo prozkoumané části ostrova. Kromě podkladů pro klimatologické studie umožňují naměřená data hodnotit odezvu polárních ekosystémů na klimatickou změnu a modelovat jejich budoucí vývoj. Stanice s nejrozsáhlejším měřicím programem se nachází na vyzdvižené mořské terase v nadmořské výšce 15 metrů (obr. 3).

Stanice měří kromě základních meteorologických prvků, jako jsou teplota a relativní vlhkost vzduchu, rychlost a směr větru, výška sněhové pokrývky nebo atmosférický tlak, rovněž dopadající a odražené sluneční záření, povrchovou teplotu vegetace, půdní objemovou vlhkost a půdní teploty do hloubky 150 centimetrů. Z ročního chodu průměrné teploty vzduchu (obr. 7) vyplývá, že nejteplejším měsícem s průměrnou měsíční teplotou 6,8 °C je červenec, naopak nejchladněji je v zátoce Petuniabukta v březnu. V této části roku klesá průměrná teplota na –11,7 °C. Při vpádech arktického vzduchu z oblasti severního pólu nebo Ruska však mohou teploty krátkodobě spadnout až na –35 °C.

Porovnáním klimatických podmínek zátoky se stanicemi na západním (Ny-Ålesund) nebo jižním (Hornsund) pobřeží ostrova Západní Špicberk (poloha stanic viz obr. 2) snadno zjistíme, že rozdíly v roční amplitudě teploty vzduchu jsou způsobeny zejména relativně teplým Západošpicberským proudem. Se slábnoucím vlivem tohoto proudu (směrem k severovýchodní části ostrova) narůstá kontinentalita klimatu, a tedy i roční teplotní amplituda. Průměrné letní teploty proto bývají v zátoce Petuniabukta o 1 až 2 °C vyšší než na dalších dvou stanicích. V zimě je tomu samozřejmě naopak (obr. 7).

Studenti a terénní výzkum

V průběhu letních expedic studenti zmíněných vysokých škol získávají cenné zkušenosti při práci v terénu. Krátkodobé letní experimenty zahrnují výzkum mikroklimatických podmínek tundrové vegetace a biologických půdních krust, pravidelná meteorologická pozorování, při nichž zaznamenávají stav a průběh počasí, určují množství a druhy oblaků, pořizují fotografie optických jevů (obr. 6) nebo provádějí časosběrné snímkování orografických oblaků vznikajících na závětrné straně ostrova (obr. 8). Během expedic vznikl mj. atlas arktických oblaků [3]. Jedním z typických oblaků pozorovaných v průběhu léta je stratus nebulosus opacus – oblak mlhovitého vzhledu pokrývající většinou celou oblohu, který nepropouští sluneční záření (obr. 1). Součástí glaciologického průzkumu, na kterém se studenti mohou podílet, je pravidelné měření plošných a objemových změn ledovců Bertilbreen, Elsabreen a Ferdinandbreen. Při porovnání současné rozlohy ledovců se staršími pozemními nebo leteckými snímky tak můžeme vidět velmi rychlý ústup ledovců a další rozsáhlé změny, které mění tvář celého arktického souostroví.

Literatura

[1] IPCC: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA 2013, 1535 stran (s. 396 –398, Box 5.1).

[2] Turner J. et al.: Antarctic climate change and the environment – an update. Polar Rec. 50, 237–259, 2014/3.

[3] Atlas arktických oblaků z letních expedic 2012–2014 je dostupný na stránkách www.ufa.cas.cz/html/meteo/atlas_oblaku/index.htm

Oteplování Arktidy

Arktické neboli „polární“ zesílení trendu globálního oteplování se vysvětluje pozitivní zpětnou vazbou mezi odrazivostí oceánského povrchu a teplotou moře, resp. teplotou vzduchu. Zmenšení odrazivosti povrchu oceánu, související s úbytkem plochy mořského ledu, způsobuje větší absorpci slunečního záření a intenzivní prohřívání povrchových vrstev vody, které podporují rychlejší tání mořského ledu. Výsledkem je další zmenšování plochy mořského zámrzu a intenzivnější prohřívání spodních vrstev atmosféry od leduprosté mořské hladiny. Pozitivní zpětnou vazbu je možné analogicky najít např. mezi zmenšením odrazivosti zemského povrchu v důsledku ústupu ledovců a úbytkem sněhové pokrývky, což má za následek intenzivnější prohřívání zemského povrchu, nárůst intenzity dlouhovlnného vyzařování směrem do atmosféry, které na rozdíl od odraženého slunečního záření způsobuje její následné oteplování.

Soubory

článek ve formátu pdf: V201705_292-295.pdf (683 kB)

Diskuse

Žádné příspěvky